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2015年9月23日,河北丰宁(二期)、山东文登、重庆蟠龙抽水蓄能电站工程(以下简称“丰宁(二期)、文登、蟠龙抽蓄”)开工动员大会在京召开,国家电网公司董事长、党组书记刘振亚宣布,河北丰宁(二期)、山东文登、重庆蟠龙抽水蓄能电站开工。河北省、山东省、重庆市,国家能源局等有关方面领导出席工程开工仪式。
丰宁(二期)、文登、蟠龙抽蓄是国家电网公司推进特高压电网建设、服务清洁能源发展的重大工程,这也是继2015年6月安徽金寨、山东沂蒙、河南天池三座抽水蓄能电站之后第二批同时开工的电站,标志着我国抽水蓄能电站进入了加快发展的新阶段。丰宁(二期)、文登、蟠龙抽蓄总投资244.4亿元,总装机容量480万千瓦,计划于2022年全部竣工投产。其中,河北丰宁(二期)抽水蓄能电站项目位于河北省承德市丰宁县,装机容量180万千瓦,安装6台30万千瓦可逆式水轮发电机组,以500千伏电压接入华北电网,工程投资87.5亿元。丰宁抽水蓄能电站一期、二期装机容量共360万千瓦,是世界上装机容量最大的抽水蓄能电站;山东文登抽水蓄能电站位于山东省威海市文登区,装机容量180万千瓦,安装6台30万千瓦可逆式水轮发电机组,以500千伏电压接入山东电网,工程投资85.7亿元;重庆蟠龙抽水蓄能电站位于重庆市綦江区,装机容量120万千瓦,安装4台30万千瓦可逆式水轮发电机组,以500千伏电压接入重庆电网,工程投资71.2亿元。
抽水蓄能电站具有启动灵活、调节速度快的优势,是技术成熟、运行可靠且较为经济的调峰电源与储能电源。抽水蓄能电站在系统中主要承担调峰、填谷、调频、调相和紧急事故备用任务。抽水蓄能电站可在负荷低谷时,通过抽水将系统难以消耗的电能转换为势能;在负荷高峰或系统需要时,通过发电将势能转换为系统需要的电能。抽水蓄能电站可以利用其储能作用,实现削峰填谷,有效平抑区外来电与新能源出力的波动,提高系统运行的平稳性,提高大电网安全稳定运行能力,提高电力系统经济运行水平,实现社会整体资源配置最优。
加快抽水蓄能电站建设,服务特高压电网发展。经过十余年的努力,国家电网以特高压建设的辉煌成就,推动中国电网迈入了特高压时代,实现了“中国创造”和“中国引领”。在特高压电网与新能源快速发展的新时期,抽水蓄能电站也被赋予了更重要的任务。抽水蓄能电站是电力系统重要调节工具,可以为特高压电网大范围优化配置资源、促进清洁能源消纳提供有力支撑。同时,特高压电网发展也为抽水蓄能电站功能发挥提供了更优质平台、更丰富渠道和更广阔空间。
综合来看,通过抽水蓄能和特高压电网相互配合,丰宁(二期)、文登、蟠龙抽蓄建成后,经济、社会、环境效益巨大。
一是改善特高压电网的运行特性,更好地接纳区外来电,提高对“三北”、西南等地区清洁能源的消纳能力。河北、山东和重庆电网均为受端地区,在受端地区布局大型抽水蓄能电站,能够承担特高压电网的有功、无功平衡功能,有效平抑区外来电的波动,为受端地区接纳远距离、大规模区外来电提供重要的动态支撑,提高特高压等跨区输电通道的利用效率和输电量。同时,通过统筹配置送受端地区调峰资源,并充分发挥抽水蓄能电站的削峰填谷功能,能够提高清洁能源整体消纳能力,为远距离、大规模消纳跨区清洁能源奠定基础。预计2020年“三北”风电将超过1.6亿千瓦、光伏发电4000万千瓦,需要外送1亿千瓦以上。丰宁(二期)、文登、蟠龙抽蓄投运后,将有力支撑“外电入冀”、“外电入鲁”等战略实施,破解“三北”地区弃风、弃光困局,更好地消纳跨区清洁能源。
二是提高电力系统安全可靠性,在特高压电网中充分发挥“稳定器”、“调节器”、“平衡器”的作用。抽水蓄能机组启停便捷、反应迅速,是技术成熟、经济合理的系统备用电源,对稳定系统频率、提供事故支援、提高电力系统稳定性具有重要作用。以180万千瓦规模的抽水蓄能为例,可以在5分钟内由满负荷抽水转变为满负荷发电,提供360万千瓦的事故支援能力。根据我国能源资源禀赋和“西电东送、北电南供”的电力流向和规模,国家电网规划2020年形成清晰的送、受端电网格局,建成“三华”(华北、华中、华东)同步电网和19回特高压直流,形成“强交强直”电网结构。在电力系统中配备足够容量的抽水蓄能电站,启停灵活、反应快速,可以有效保障电网安全稳定运行。
三是优化当地电源结构,缓解系统调峰调频压力,支撑当地新能源高效消纳,配合当地核电发展。目前,河北、山东等地区电源结构以火电机组为主,系统调峰手段主要依靠燃煤火电,灵活电源比例严重偏低,其中,山东电网中的供热机组比例较大,在供热期供热机组实行“以热定电”,系统调峰及备用容量更是明显不足。重庆地区水电丰枯出力悬殊,“丰余枯缺”矛盾突出,在枯水期系统调节能力较为紧张。建设丰宁(二期)、文登、蟠龙抽蓄等一批具有良好调节性能、经济高效的抽水蓄能电站,可以有效提高系统调峰能力,同时,可以满足河北、山东等地风电快速增长所增加的部分调峰需求,保障本地新能源的就近高效消纳,为当地大规模发展新能源提供有利条件。此外,抽水蓄能电站还可以配合山东等地的核电发展,保障核电带基荷稳定运行,提高核电站的运行效益和安全性。
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